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  • 1. UNIDAD NIVELACIN:Introduccin a la termodinmica PROF. Andrea Mena T. NM4

2. Principios Bsicos de TermodinmicaLa termodinmica es una rama de la ciencia que naci amitad del siglo XIX: Reacciones entre calor yEstudiaOtras clases deEnergaSe basa en 2 principios Fundamentales:1.La energa del universo es constante.2. El desorden del universo aumenta constantemente. 3. Conceptos Bsicos1- Energa: Capacidad de un Sistema paraproducir un trabajo.Sistema T y P (Dada)E almacenadaLa E es medibleENERGA INTERNA Macroscpicamente (U) 4. 2- Calor (q): Energa que se transmite de un sistema a otro como consecuencia de una diferencia de temperatura. Conduccin CALOR ConveccinRadiacin 5. Conduccin Conveccin Radiacin El calor fluye desde Se da en lquidos y Gases.Transferencia de calor que el objeto ms caliente La conveccin tiene lugar no precisa de contacto hastacuando reas de fluido entre la fuente y el ms fro, caliente ascienden hacia receptor del calor.hasta que los dos objetos las regiones de fluido froalcanzan a la misma temperatura 6. 3- Trabajo (w): accin de modificar un sistema osus alrededores.S. Inicial Q WS. Final 7. Sistema y Entorno Sistema: Es lo que se desea estudiar, una parteespecifica del universo. Entorno: Es lo que rodea al sistema y es donde seproduce el intercambio con el sistema. Universo: Conjunto de sistema y entorno. 8. Tipos de Sistemas Sistema Abierto: Intercambia materia yenerga. Sistema Cerrado: Intercambia slo energa yno materia. Sistema Aislado: No intercambia materia nienerga. 9. Primera ley de la termodinmica No es ms que otra manera de expresar elprincipio de conservacin de la energa. Matemticamente se expresa: U = Q + W. 10. Forma de expresar el principio de conservacinde la energa.Aumenta laSistema absorbe calor Q =+ EnergaInterna Disminuye la Sistema libera calor Q =- EnergaInterna 11. si el sistemaW es positivo realiza trabajoel entorno efectaW negativoUn trabajo Sobre el sist. 12. TERMOQUMICA Todas las reacciones qumicas transcurren conun intercambio de energa con el medioambiente. REACCIN EXOTRMICA REACCIN ENDOTRMICAProceso en el que seProceso que necesita un desprende energaaporte continuo deenerga para producirse 13. La entalpa: primera variabletermodinmica La entalpa (H) es la medida del contenidocalrico de una reaccin. Variacin de entalpa (H) intercambio deenerga trmica que experimenta un sistemaqumico con su ambiente, a presin constante. H = (H productos H reactantes) 14. Reaccin endotrmica. Reaccin exotrmica. Si H > 0 significa que al Si H < 0 significa que elsistema se le ha suministrado sistema libera calor al entorno,calor desde el entorno, disminuyendo suaumentando su contenidocontenido calrico,calrico 15. Calculo de EntalpiaLa tostacin de la pirita se produce segn:4 FeS2 (s) +11 O2 (g) 2 Fe2O3 (s) + 8 SO2 (g)Calcule la entalpa de reaccin estndar.FeS2(s)= 177,5 kJ/molFe2O3= 822,2 kJ/molSO2= 296,8 kJ/mol 16. Ejercicio Para la siguiente reaccin calcular la entalpade formacin: CaC2 (s) + 2H2O (l) Ca(OH)2 (s) + C2H2 (g)CaC2 (s) - 60 KJ/mol H2O (l) - 285,83 KJ/mol Ca(OH)2 (s) - 986,1 KJ/mol C2H2 (g) 226,7 KJ/mol 17. Ley de Hess Nos permitir realizar clculos algebraicos conlos valores de calor de reaccin (podemossumar restar, amplificar) con el fin de obtenervariaciones de entalpa de procesos. 18. EJEMPLO: Determinar la entalpa para lareaccin de combustin completa del carbonoslido. 19. Determinar la entalpa a 25C y 1 atm para lareaccin de combustin del acetileno. 20. EJERCICIOS1. Calcule la entalpa de formacin del CH4(g) atravs de la reaccin representada por laecuacin qumica:C(s) + 2 H2(g) ------ CH4(g) 21. Calcular el valor de H para la combustincompleta de un mol de metano gaseoso. 22. ENTROPIA1896, Ludwig Boltzmann: Estableci que las transformaciones en lanaturaleza buscan: Espontneamente el camino queles signifique un mnimo consumode energa, lo que determina elmximo desorden. 23. El concepto desorden aplicado a lastransformaciones, es preciso ya quedetermina la probabilidad de que esto ocurra. ENTROPIA(S) VARIABLETERMODINAMICAMAYOR ENTROPIAMENOR ENTROPIAGRADO DE DESORDENDE LA MATERIA MAYOR PROBABILIDAD MENOR PROBABILIDADDE QUE OCURRADE QUE OCURRA. 24. Segunda Ley:Todo sistema evoluciona espontneamenteen el sentido en que aumente el desorden,es decir, evoluciona espontneamente paraalcanzar la mxima entropa. 25. Entropa Se asocia con el grado de desorden quepresenta la materia. Establece que los procesos en la naturalezatienden al mximo desorden, con unaumento de entropa. Se simboliza con la letra S S = Variacin de Entropa 26. Calculo de EntropaEntropa del Sistema Ssist = S Prod S Reactantes 27. Entropa del entornoSent = -HSist/T 28. Entropa del universo Suniv = Ssist + Sent 29. Entropa del UniversoSuniv = Ssist + SentSent = -HSist/T 30. Suniv < 0Disminucin del desorden Proceso no EspontneoEj: Lquido - SlidoSuniv > 0 Aumento del desordenProceso EspontneoEjemplo: Liq ---- GasSolido Liquido 31. ENERGA LIBRE DE GIBBS Energa libre de gibbs Variable termodinmicaPREDICE LARELACINA1876 W. Gibbs ESPONTANEIDAD DE LA ENTROPIA REACCINENTALPIA 32. Energa Libre de Gibbs (G) se expresa as: La G es el predictor de la espontaneidadde una Reaccin Qumica. 33. ENERGA LIBRE DE GIBBS ESTNDARG = G PRODUCTOS G REACTANTES 34. Si:G = 0, La Reaccin esta en Equilibrio.G > 0, La Reaccin No OcurreG< 0, La Reaccin OcurreEspontneamente 35. Criterios de Espontaneidad de una Reaccin Como un proceso puede ocurririndependientemente de los valores + o de entalpay entropa. La energa Libre es la nica variable capazde definir si es una reaccin es espontnea o no. La energa libre slo predice si la reaccin qumicaocurre, No predice el tiempo en que se lograr latransformacin. 36. Resumen